模糊数学模型在北京市资源水价评估中的应用.pdf

1 模糊数学模型在北京市资源水价评估中的应用 江艳楠 辽宁工程技术大学工商管理学院 葫芦岛 125105 Email hellomimy 摘要摘要 水资源是人类生活不可缺少的自然资源 其用途广泛 涉及到各个领域 在水资源矛 盾日益突出的今天 确定出合理的水价成为解决问题的关键 水资源价值系统十分复杂 其 所包含的因素或指标具有极大的模糊性 因此 应用模糊数学的计算方法评估资源水价有着 重要的现实意义 本文以北京 市为例 计算出该市的资源水价 结果表明 北京市的现行水 价明显偏低 有关部门可以采取适当提高水价的措施 以使水资源市场健康运行 关键字关键字 模糊数学模型 资源水价 评估 中图分类号 中图分类号 查阅 中国图书馆分类法 北京属华北地区干旱少雨气候 水资源严重不足 北京水资源人均占有量在世界各国首 都中排名百位之后 在 20 世纪五六十年代 北京水资源供需没有多大矛盾 七十年代以后 缺水成为北京面临的严重问题之一 目前 水资源供需矛盾十分尖锐 近几年每年缺水在 4 亿立方米左右 根据 21 世纪初期首都水资源可持续利用规划报告预测 预测 2010 年北 京市需水量将达到 53 95 亿立方米 其中工业水 13 49 亿立方米 城市生活用水 13 35 亿立 方米 农业用水 21 91 亿立方米 河湖环境补充水 3 20 亿立方米 损失量约为 2 亿立方米 与多年平均可供水量相比北京市 2010 年缺水 12 62 亿立方米 1 因此 确定一个合理的资 源水价成为解决北京市水资源缺乏的关键 模糊数学是运用数学方法研究和处理模糊现象的一门数学新分支 它以 模糊集 为 基础 提供了一种处理不肯定性和不精确性问题的新方法 是描述人脑思维处理模糊信息的 有力工具 水资源价值系统是一个复杂的系统 它是自然系统 社会系统 经济系统相互影 响 相互作用 相互耦合的系统 如果不考虑社会系统和经济系统 只考虑水资源本身 其 价值难以考察 就每个系统而言 又是复杂因素共同作用的复合体 如水资源系统本身 降 水的随机性 地表水 地下水 土壤水 大气水的相互转化 水量和水质的相互耦合等 所 以处理这样的复杂系统 运用常规的数学模型是难以如意的 在复杂的系统中存在着 不相 容原理 即当一个系统复杂性增大时 我们使它精确化的能力减少 在达到一定阈值 即 限度之上 时 复杂性和精确性将相互排斥 2 为此 建立模糊数学综合评价模型评估水资 源价值具有十分重要的现实意义和可操作性 1 资源水价模糊数学模型的建立资源水价模糊数学模型的建立 资源水价模糊数学模型由两个部分组成 分别是 水资源价值评价模型和水资源价格计 算模型 水资源价值评价模型所反映的是水资源价值的高低 水资源价格计算模型反映的是 水资源的价值 1 1 水资源价值模型水资源价值模型 设论域 X 12 XX n X 这里的 X 为评价因素向量 W 高 偏高 一般 偏 低 低 这里的 W 为评价程度向量 则水资源价值的综合评价模型表示为 VA R 其中 V 为水资源价值综合评价值 A 为论域 X 中各要素的权重 为模糊矩阵的复合运算符号 通常取算子 R 为各单要素 12 XX n X评价矩阵所组成的综合评价矩阵 P D F 文件使用 p d f F a c t o r y 试用版本创建 1 2 11112131415 22122232425 33132333435 12345nnnnnn RRRRRR RRRRRR RRRRRRR RRRRRR 式中 ij K表示第 i 个因素在第 j 级的评价值 i 1 2 n j 1 2 n 在一般情况下 应用升 降 半梯形分布建立一元线性隶属函数得出各指标的综合评价 矩阵 R 再将其与各指标进行模糊矩阵的复合运算 得出综合评价指标 V 3 对于权重 A 的确定 可选用的方法有很多 如 层次分析法 特尔非法 因素贡献率 法等 在评价指标较多时应采用多种方法综合衡量来确定权重 有时 也可根据专家的经验 预测来得到权重 A 的数值 但上述计算的只是一个无量纲的向量 可根据水资源价值的评价等级 通过构造向量 L 1 2 3 4 5 求得综合指数以便更直观的反映评价结果 I V L 式中 I 为水资源价值模糊综合指数 V 为水资源价值综合评价值 L 为评价等级向量 需要说明的是 水资源价值与水资源价值模糊综合指数具有如下的关系 水资源价值 模糊综合指数越大 水资源越丰富 水资源价值越低 反之 水资源价值模糊综合指数越小 水资源价值越高 1 2 水价计算模型水价计算模型 在上节中 应用水资源价值模型计算的 I 值是一个综合指数 将其转化成水资源价格可 表示为 W 价格 V S 式中 W 价格为水资源价格 S 为水资源价格向量 S P P1 P2 P3 0 P 为资源水价的上限 是指当水费承受指数最大时的水资源价格 P B E C D 式中 B 最大水费承受指数 是水费支出与总收入的最大比值 E 实际的平均收入 C 用水量 D 供水成本 P 值确定以后 根据实际情况进行等差间隔 则可求得水资源的价格向量 S 的值 在此需要说明的是承受指数 所谓的承受能指数 是指人们在某种信号的刺激下仍能保 持常态的容忍能力 它有一个最高限 超过这个最高限 人们的心理和行为将会出现异常地 变化 如对社会不满 破坏性行为 甚至游行示威暴动等等 它包括物质与心理两个方面 物质承受能力在分析社会综合承受能力中占有重要地位 通常包括生活承受指数 历史承受 指数以及经济承受指数 在本文中 根据所研究的对象 提出了水费承受指数 2 北京市资源水价的计算北京市资源水价的计算 运用模糊综合评价模型计算资源水价首先要确定评价因素及参数 影响水资源价格的因 素繁多 但在实际计算中通常根据代表性 可定量性 独立性以及简易性这四项基本原则 确定出评价因素以及参数 在这里选取 水质 水量 国民生产总值以及人口密度为评价资 源水价的因素 选取供水成本等为参数 4 P D F 文件使用 p d f F a c t o r y 试用版本创建 2 3 2 1 北京市资源水价值的模糊综合评价北京市资源水价值的模糊综合评价 2 1 1 水质的模糊综合评价水质的模糊综合评价 通过计算 可以求出水质各因子各级隶属度所组成的矩阵 在与水质各因子权重复 合 得到水质的综合评价结果为 0 53 0 014 0 075 0 25 0 25 将其归一化 其结果为 0 0825 0 0218 0 1168 0 389 0 389 即 1 R 0 0825 0 0218 0 1168 0 389 0 389 2 1 2 水量的模糊综合评价水量的模糊综合评价 表 1 水量的评价标准表 Tab 1The evaluation level of water quantity 水 量 小 较小 中等 较大 大 标准值 1 92 26 61 51 30 75 99 100 66 根据上表的评价标准 可以做出水资源量模糊评价标准图 由图可列出方程组 01 92 126 61 ab ab 求得 a 0 014 b 0 078 则 1 X 0 082 同理求得 2 X 0 918 即 2 R 0 082 0 918 0 0 0 2 1 3 人口密度及人均人口密度及人均 GDP 的模糊综合评价的模糊综合评价 同样的 首先确定人均 GDP 的评价标准以及人口密度的评价标准 然后按照上面的方法 可以求出人口密度 国民生产总值的模糊评价关系为 3 R 0 0 47 0 53 0 0 4 R 0 948 0 052 0 0 0 得到水资源价值模糊评价矩阵为 P D F 文件使用 p d f F a c t o r y 试用版本创建 3 4 1 2 3 4 0 08250 02180 11680 3890 389 0 0820 918000 00 470 5300 0 9480 052000 R R R R R 在此 权重 A 的确定采用专家咨询与经验相结合的方法 得到权重 A 的向量 A 0 30 0 40 0 15 0 15 即 VA R 0 30 0 40 0 15 0 15 0 08250 02180 11680 3890 389 0 0820 918000 00 470 5300 0 9480 052000 0 15 0 40 0 15 0 30 0 30 归一化结果为 0 115 0 308 0 115 0 231 0 231 由此可以得到水资源价值模糊综合指数为 I V L 0 115 0 308 0 115 0 231 0 231 1 2 3 4 5 3 155 2 2 资源水价的计算资源水价的计算 据统计 2007 年 北京市平均每人的实际收入为 24638 元 人均生活用水量为 86 4 立方 米 年 据北京统计年鉴 2007 供水成本以 1 8 元 立方米计 水费承受指数以 0 03 计 则 可得到水资源价格的上限 P B E C D 0 03 24638 86 4 1 8 6 75 将 P 值进行等差间隔 间差为 1 6875 则得到价格向量 S P P1 P2 P3 0 6 75 5 0625 3 375 1 6875 0 北京市的资源水价为 W价格 0 115 0 308 0 115 0 231 0 231 6 75 5 0625 3 375 1 6875 0 3 1 元 立方米 3 结论与建议结论与建议 从上文的分析中可以看出 北京市的资源水价为 3 1 元 立方米 加上供水成本等费用 大约要在 4 9 元 立方米左右 但有关数据显示 北京的现行水价在 3 7 元 立方米 与估测 价值明显偏低 这说明北京市的水价尚有一定的提升空间 北京市可以根据居民的承受能力 适当地提高水价在居民收入中的比重 制定出合理的水资源价格 并结合优化产业结构 提 P D F 文件使用 p d f F a c t o r y 试用版本创建 4 5 高用水效率以及控制人口等措施来进一步提高水资源的利用价值 参考文献 1 姜文来 北京水资源的窘境与出路 J 科技潮 2004 1 2 何小亚 傅武燕 模糊数学方法在房地产定价中的应用 J 经济师 2006 3 273 3 蔡晨 于苏俊 模糊数学在成都市水资源评价中的应用 J 四川环境 2007 2 64 4 刘增进 网松林 潘乐 尚立珍 模糊数学模型在水价计算中的应用 J 人民黄河 2008 7 46 The application of fuzzy mathematics in evaluating the water resource price of Beijing city Jiang Yannan College of Business Administration Liaoning Technical University Huludao 125105 China Abstract The water resource is an indispensable natural resource in our daily life the function of it is extensive and it involves each area Nowadays the contradiction of water resource is prominent so it is important to make reasonable water price to resolve this problem The system of water resource is very complex the element or index which it contents has tremendous fuzzy character Therefore it s necessary to evaluate the water resource price This article takes Beijing city as an example calculates the price of water price in Beijing The result shows that the present water price in